溶液の性質(知識)の問題
墨汁は、炭素の細かい粒子が水中に分散したコロイド溶液であり、炭素の粒子は疎水コロイドとして存在している。墨汁には、つくるときににかわ(ゼラチンと同じくタンパク質を主成分とする物質)が加えられており、そのため墨汁は、少量の電解質が混じっても炭素の粒子が沈殿しにくい。墨汁に加えられたにかわのはたらきについての説明として最も適当なものを、次のア〜オのうちから 1 つ選べ。
- ア にかわは疎水コロイドとしてはたらき、炭素の粒子の表面の電荷を打ち消して、粒子どうしを集まりにくくしている。
- イ にかわは親水コロイドとしてはたらき、多数の水分子を引きつけることで、炭素の粒子を塩析させて水中に分散させている。
- ウ にかわは半透膜としてはたらき、墨汁中の小さなイオンを炭素の粒子から引き離して、溶液の外へ取り除いている。
- エ にかわは親水コロイドとしてはたらき、炭素の粒子のまわりを取り囲むことで、炭素の粒子を凝析しにくくしている。
- オ にかわは疎水コロイドとしてはたらき、炭素の粒子と同じ符号の電荷を多量に与えて、粒子どうしの反発を強めている。
この問題で使うもの
- 電気泳動・凝析・塩析と保護コロイド(説明と入口の問題)
- コロイドの分類(説明と入口の問題)
この問題を解けるようになるまで(13 技能)
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ヒント
行き詰まったら、上から順に 1 つずつ開いてください。
ヒント 1
疎水コロイド・親水コロイドの違いと、親水コロイドが疎水コロイドに対して果たす「保護」のはたらきを思い出そう。
ヒント 2
にかわはゼラチンと同じく水と親和力の大きいコロイドである。疎水コロイドの粒子を取り囲むと、少量の電解質を加えても沈殿しにくくなる。
ヒント 3
にかわを疎水コロイドとしている 2 つと、透析の説明になっているものは除ける。残る 2 つのうち、塩析が粒子を分散させるはたらきかどうかを考えよう。
答えと解説
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エ
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解説を読む
にかわ(ゼラチンと同様のタンパク質)は、水との親和力が大きい親水コロイドである。疎水コロイドである炭素の粒子のまわりを親水コロイドが取り囲むと、粒子の表面は多数の水分子で水和された状態になり、少量の電解質を加えても凝析しにくくなる。このようなはたらきをする親水コロイドを保護コロイドという。墨汁中のにかわはこの保護コロイドとしてはたらいている。よって、エが正しい。
- ア 誤り。にかわは親水コロイドであり、疎水コロイドではない。また、粒子の電荷を打ち消すと粒子どうしの反発が弱まり、かえって凝析が起こりやすくなる(少量の電解質で起こる凝析は、イオンが粒子の電荷を打ち消すことで起こる)。
- イ 誤り。塩析は、親水コロイドに多量の電解質を加えたときに水和している水分子が引き離されて沈殿する現象であり、粒子を分散させるはたらきではない。
- ウ 誤り。半透膜を用いてコロイド溶液から小さな分子やイオンを取り除く操作は透析であり、にかわのはたらきではない。
- オ 誤り。にかわは疎水コロイドではなく親水コロイドである。また、保護コロイドは粒子に電荷を与えて反発させるのではなく、粒子を取り囲んで水和させることで安定化する。
なお、疎水コロイドの例として炭素(墨汁)・水酸化鉄(III)・粘土など、親水コロイドの例としてゼラチン・にかわ・デンプン・タンパク質などがあり、保護コロイドとしてはにかわ(墨汁)やアラビアゴム(インク)がよく知られている。
別解
にかわ(タンパク質)は親水コロイドで、疎水コロイドの炭素粒子のまわりを取り囲み、保護コロイドとしてはたらく。これにより少量の電解質を加えても炭素粒子は凝析しにくくなる。ア: にかわは親水コロイドで、電荷を打ち消すのではない。誤り。イ: 炭素粒子を塩析させるのではなく、凝析を防ぐ。誤り。ウ: にかわは半透膜ではない。誤り。エ: 親水コロイドとして粒子を取り囲み凝析しにくくする。正しい。オ: にかわは疎水コロイドではなく、電荷を与えて反発を強めるわけでもない。誤り。よって正解はエ。